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Die Erfindung betrifft eine Anlage für die anaerobe Gärung faulfähiger Substanzen, insbesondere zur Erzeugung von Biomethangas, mit einer oder mehreren Faulkammern, die Ein- und Auslässe für die faulfähige Substanz aufweisen und mit einer Gaskammer für das entstehende Gas verbunden sind, wobei Taucherglocken vorgesehen sind, von denen jede innerhalb einer zugeordneten Faulkammer aus einer Sammelstellung, in der sie die betreffende Taucherglocke, bei Chargenbeginn wenigstens zum Grossteil mit faulfähiger Substanz gefüllt, mit nach unten weisender Öffnung das in ihrem Bereich entstehende Gas aufnimmt, durch die vom gesammelten Gas erzeugte Auftriebskraft nach oben in eine Entleerlage verstellbar, insbesondere aufschwenkbar gelagert ist und nach der Entleerung wieder in die Sammelstellung zurückkehrt.
Anlagen dieser prinzipiellen Bauart sind aus der eigenen AT-PS Nr. 363888 bekannt. Die anaerobe Gärung faulfähiger Substanzen, wie von Tiergülle und Pflanzenresten, setzt Biomethangas frei, dessen nutzbarer Anteil, das Methan, wie Erdgas verwendet werden kann. Eine anaerobe Gärung kann fallweise auch vorwiegend dazu verwendet werden, um Gülle und Pflanzenreste rasch zu einem brauchbaren Dünger aufzubereiten. Die anaerobe Gärung ist ein endothermer Vorgang.
Es müssen daher Mittel vorgesehen werden, um der gärenden Substanz die notwendige Wärme zuzuführen.
Grundgedanke von Anlagen der gegenständlichen Art ist es, die Auftriebskraft oder die Volumsvergrösserung des entstehenden Biomethangases weitgehend unmittelbar für die Durchmischung bzw. Weiterförderung der faulfähigen Substanz innerhalb der Anlage auszunutzen und mit Hilfe dieser Auftriebskraft auch Rückstandsbildungen, die sonst in Form von Schwimmschichten auf der faulfähigen Substanz oder von Bodenablagerungen auftreten, zu vermeiden. Insbesondere soll eine Schwimmschicht, die den Faulvorgang behindert und bei andern Anlagen ein häufiges Öffnen des Gärbehälters notwendig macht, um die Schwimmschicht zu entfernen oder mit Hilfe von Rühreinrichtungen wieder unter die andere faulfähige Masse zu mischen, sicher zerstört werden.
Bei der bekannten Anlage schliesst an die Faulkammer ein Überlauf an, zu dem hin die Schwimmschicht bei der Verstellung der Taucherglocke in die Entleerlage verdrängt wird, wobei diese Abscheidung der Schwimmschicht sowohl durch die Bewegung der Taucherglocke als auch durch das aus der Glocke ausströmende Biomethangas und durch das bei der Bewegung der Taucherglocke ausgelöste Nachströmen der faulfähigen Substanz aus einem Vorratsbehälter bewerkstelligt wird. Im wesentlichen wird durch das Zusammenwirken der genannten Faktoren die Faulkammer zum Überschwappen in den Überlauf gebracht, wobei die Schwimmschicht abgeschieden wird. Es ist auch bekannt, insbesondere an gemeinsame Zu- und Abläufe zwei oder mehrere Faulkammern mit in ihnen angeordneten Taucherglocken anzuschliessen, wobei diese Faulkammern parallel betrieben werden.
Dabei befindet sich praktisch in den meisten Fällen jede Faulkammer in einem andern Zustand des Gärbetriebes, d. h. die einzelnen Faulkammern erreichen den günstigsten Gärbetrieb zu verschiedenen Zeitpunkten, und es ergibt sich daher eine gleichmässigere Gaserzeugung als bei Anlagen mit nur einer Faulkammer.
Zu erwähnen ist noch, dass bei der bekannten Anlage der Zeitpunkt, zu dem eine Taucherglocke aus der Sammel- in die Entleerlage verstellt wird, entweder durch von einem Zeitlaufwerk gesteuerte Verriegelungen, die die Taucherglocke bis zu ihrem Auslösen in der Sammelstellung festhalten oder auch durch einfache, einstellbare Schnappverriegelungen gesteuert werden kann, die auf eine bestimmte Auslösekraft einstellbar sind und die Taucherglocke dann, wenn die Auftriebskraft stärker als diese Auslösekraft wird, freigeben, so dass sich diese Taucherglocke dann in ihre Entleerlage verstellen kann.
Bei der bekannten Anlage sind, wie erwähnt, die Faulkammern mit Ein- und Auslass verbunden. Es kommt in der Praxis vor, dass in der Schwimmschicht oder auch in andern beim Hochgehen der Taucherglocke aus der Faulkammer in den Überlauf abgeschiedenen Teilen der vergorenen Substanz noch faulfähige Bestandteile enthalten sind oder dass sogar bei einem stärkeren Nachströmen der Substanz vom Zulauf her unmittelbar Teile der zulaufenden faulfähigen Substanz gleich zum Auslauf gelangen und daher nicht vergoren werden.
Aufgabe der Erfindung ist demnach die Schaffung einer Anlage der genannten Art, mit deren Hilfe eine gleichmässige, im Bedarfsfall vollständige Vergärung der faulfähigen Substanz ohne gefährliche Rückstandsbildung möglich ist, wobei die Anlage weitgehend wartungsfrei betreibbar und im Bedarfsfall ohne wesentliche Schwierigkeiten in bestehende Sammelbehälter einbaubar sein soll.
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Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Faulkammern in einem von einem Einzu einem Auslass der Anlage führenden Durchströmweg angeordnet sind und dass die Taucherglocken Förderer bilden, die bei ihrer Verstellung in die Entleerlage einen Teil der in der zugeordneten Faulkammer enthaltenen, faulfähigen Substanz zum Auslass der Faulkammer fördern.
Zum Auslass der Kammer gelangt nur vergorene Substanz ; meist durchwandert die faulfähige Substanz nacheinander zwei oder mehrere mit je wenigstens einer Taucherglocke ausgestattete Faulkammern. Dabei wird diese Substanz bei der Weiterförderung von einer Kammer in die nächste durchmischt, und es wird auch eine Schwimmschicht zerstört bzw. wieder in die übrige faulfähige Substanz eingemischt, so dass es zu einer gleichmässigen Vergärung der gesamten Substanz kommt.
Nach einer Weiterbildung sind die Einlässe der mit den Taucherglocken ausgestatteten Faulkammern unterhalb des Anbringungsbereiches der Taucherglocken und die Auslässe dieser Kammern oberhalb der Schwenkachsen der aufschwenkbar gelagerten Taucherglocken angeordnet und die Taucherglocken sind um diese Schwenkachsen auf die Auslässe zu verschwenkbar.
Diese Massnahme bewirkt eine besonders günstige Durchmischung der faulfähigen Substanz im Übergangsbereich von einer mit einer Taucherglocke ausgestatteten Faulkammer zum Auslass bzw. der nächsten Faulkammer, wobei die Schwimmschicht aus der vorhergehenden Taucherkammer immer gezwungen wird, sich unter die übrige faulfähige Substanz zu mischen und dann dieses Gemisch dem Ablauf bzw. der nächsten Faulkammer von unten her zugeführt wird.
Der Aufbau der gesamten Anlage wird dadurch sehr einfach, dass man, was auch einen späteren Einbau der Anlage in bestehende Vorratsbehälter ermöglicht, die die Taucherglocken aufnehmenden Faulkammern durch quer angebrachte Trennwände in einem gemeinsamen Becken abteilt und das Becken nach oben hin zur Bildung einer gemeinsamen Gaskammer abgeschlossen ist. Die Trennwände können dabei die Form von Zylinderschalen aufweisen, wodurch, wenn sie in ihrer Wölbung den Verstellwegen der Taucherglocken angepasst sind, die durch die Taucherglocken ausgeübte Förderwirkung begünstigt wird.
Die in Bodennähe des Beckens vorgesehenen Trennwände können gleich Rohrleitungen od. dgl. für ein Beheizungsmedium aufweisen oder auch elektrische Widerstandsheizkörper aufnehmen, um im Bedarfsfall die Aufwärmung der faulfähigen Substanz auf die Gärtemperatur zu erleichtern.
Nach einer Weiterbildung reichen die an der Zulaufseite der Faulkammern vorgesehenen Trennwände mit ihrem oberen Rand nur bis unter das Füllniveau des Beckens, die an der Ablaufseite vorgesehenen Trennwände aber bis über das Füllniveau hinaus, und die Kammerauslässe sind unterhalb des Füllniveaus vorgesehen.
Durch die letztere Ausbildung entstehen Siphons. An der Zulaufseite einer Kammer kann zwischen der vorderen Kammertrennwand und der ablaufseitigen Trennwand der vorhergehenden Faulkammer ein Übergangsbereich gebildet werden, in den auch der Ablauf der vorhergehenden Kammer, der unterhalb des Füllniveaus liegt, mündet. Bei der Entleerung der vorhergehenden Kammer kommt es zu einer Strömungsteilung, wobei die Schwimmschicht aus dem Übergangsbereich in die nächste Faulkammer gedrückt und wegen der Strömungsteilung in der nächsten Faulkammer eine Durchwirbelung des Kammerinhaltes stattfindet.
Das gesamte Becken kann über Ein- und Auslasssiphone mit Zu- und Ableitungen für die faulfähige Substanz verbunden sein. Hier sind die Siphone notwendig, um ein Entweichen des Biomethangases aus dem Sammelraum zu vermeiden.
Zu- und Ableitung können an einer Beckenstirnseite vorgesehen sein, wobei das Becken zwei nebeneinander verlaufende, mit Faulkammern ausgestattete Abteile aufweist, die an der andern Beckenstirnseite untereinander verbunden sind. Herstellungstechnisch können die Trennwände aus Blech, aus Holzbohlen, aus Beton oder auch aus Verbundplatten bzw. Kunststoffplatten bestehen.
Vorzugsweise bestehen die in Bodennähe des Beckens angeordneten Trennwände aus Betonteilen, die entweder bei der Herstellung gleich mitbetoniert werden oder als vorgefertigte Teile zum Einsatz gelangen, und die übrigen Trennwände aus Blechteilen. Um die Gesamtenergiebilanz der Anlage zu verbessern, kann das Becken eine Wärmeisolierung aufweisen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes gehen aus der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung hervor.
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In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen Fig. l eine erfindungsgemässe Anlage im Horizontalschnitt unterhalb der Decke eines die Anlage aufnehmenden Betonbeckens und Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. l im grösseren Massstab.
Für die Anlage ist ein nach oben hin durch eine Decke --1-- abgeschlossenes Becken --2-vorgesehen, das durch eine Längstrennwand --3-- in zwei Abteile --4, 5-- unterteilt ist, die im Bereich der einen Beckenstirnseite --6-- durch Öffnungen --7, 8-- in der Trennwand --3-untereinander in Verbindung stehen und einen Durchströmweg bestimmen. Die Trennwand --3-reicht nicht ganz bis zur andern Stirnwand --9-- des Beckens. Hier schliesst an das Becken ein seitlicher Ablauf --10-- an. Vor dem Abteil --5-- ist eine bis zur Trennwand --6-- reichende Teilungswand --11-- eingesetzt, die einen Zulaufkanal --12-- bildet und in die beispielsweise von oben eine Zuleitung für eine faulfähige Substanz mündet. Von der Decke-l-reicht eine Wand --13-- nach unten.
Bei dem eingezeichneten Füllniveau --14--, das durch eine hochgezogene Wand --15-- im Auslass --10-- bestimmt ist, bildet die Wand --13-- zwischen Zu- und Ablauf --12, 10-- und den Abteilen --4, 5-- einen Siphon, der den Gasaustritt aus einem Gassammelraum --16-- verhindert. An den Gassammelraum --16-- schliesst ein Rohr --17-- zur Ableitung des gebildeten Biomethangases an.
Pfeile 18,19, 20,21 geben die vorgesehene Durchlaufrichtung der faulfähigen Substanz durch die Anlage an. Die vorgesehene Anlage enthält vier Faulkammern --22, 23,24, 25--, von denen je zwei in den Abteilen --4 und 5-- untergebracht sind. Die Faulkammern werden nacheinander von der faulfähigen Substanz durchströmt.
Zur Bildung der Faulkammern --22 bis 25-- sind in die Abteile --4, 5-- des Beckens --2-jeweils über die ganze Breite des zugeordneten Abteiles reichende Trennwände --26 bis 29-- eingesetzt, die die Form von Zylinderschalen besitzen. Die Trennwände-26, 27-- liegen vor einer bodenseitigen Einlassöffnung --30-- der jeweiligen Faulkammer, wobei die Trennwand --27--, in Form einer Zylinderschale aus Blech, die aus Beton hergestellte Trennwand --26-- verlängert, aber nicht ganz bis zum möglichen Füllniveau --31-- der Kammer reicht. Zwischen der ebenfalls aus Beton hergestellten Trennwand --28-- und der Trennwand --29-- entsteht eine Auslassöff- nun-32-. Die Trennwand --29-- reicht über das Füllniveau --31-- hinaus.
Die Trennwände --26, 28-- enthalten Rohrleitungen --33--, durch die ein Heizmedium geführt werden kann, um die faulfähige Substanz auf die Gärtemperatur zu bringen.
Jede Faulkammer --22, 23,24 und 25-- enthält eine Taucherglocke --34--, die beim Ausführungsbeispiel die Grundform eines liegenden, dreiseitigen Prismas aufweist, dessen nach unten gerichtete Hypothenusenseite fehlt. Die Taucherglocke ist um eine im Bereich des unteren Randes der Auslassöffnung --32-- angebrachte Achse schwenkbar gelagert und trägt am andern Ende eine Schnappverriegelung --36-- für einen Gegenhalter --37-- an der Wand --26--.
Beim Betrieb wird faulfähige Substanz über den Zulauf --12-- zugeführt. Die Gärung beginnt bei in der Ruhestellung (Fig. 2 rechts, Kammer --23--) befindlichen Taucherglocken --34--.
Die Taucherglocken --34-- sind daher zunächst mit faulfähiger Substanz gefüllt. Bei der Gärung sammelt sich das unterhalb jeder Taucherglocke --34-- entstehende Biomethangas in der Taucherglocke ; das im übrigen Bereich entstehende Gas steigt auf und wird in der Gaskammer --16-gesammelt. Wenn die Auftriebskraft der Taucherglocke den an der Schnappverriegelung --36, 37-eingestellten Wert übersteigt, dann öffnet diese Verriegelung und die Taucherglocke verstellt sich in die Entleerlage, wie sie in der Faulkammer-22- (Fig. 2) eingezeichnet ist, so dass das bis dahin in der Taucherglocke --34-- enthaltene Methangas in den Sammelraum --16-- ausströ- men kann.
Gleichzeitig wird dadurch ein Teil des Faulkammerinhaltes, wegen der Verstellung der Taucherglocke --34-- auf den Auslass --32-- zu, durch den Auslass --32-- aus der Faulkammer hinausgedrückt und über den Einlass --30-- aus dem Zulauf --12-- bzw. vom Auslass der vorhergehenden Kammer im Falle der Kammern-23 bis 25-- angesaugt. Eine sich bildende Schwimmschicht wird dabei durch die Bewegung der Taucherglocke, durch die Wirbelbildung und durch das aus der Taucherglocke hochsteigende Biomethangas zerstört und wieder unter die übrige faulfähige Substanz gemischt. Auf diese Weise durchwandert die faulfähige Substanz nacheinander die Faulkammern --22, 23,24 und 25-- und wird schliesslich von der Faulkammer --25-- aus in Richtung auf den Ablauf --10-- zu, abgegeben.